CN108598525A - 用于燃料电池的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

燃料电池堆总成包括燃料电池的堆叠，每个燃料电池均具有冷却空气导管，该冷却空气导管具有设置在堆叠的通风面上的输入/输出通风孔。通风孔在堆叠的所述通风面上方形成阵列。第一风扇经配置引导空气流通过通风面的第一部分，并且第二风扇经配置引导空气流通过通风面的第二部分。可重配置充气室与第一风扇和第二风扇流体连通并具有第一配置和第二配置，在该第一配置中空气由第一风扇和第二风扇在相同方向上引导通过通风面的第一部分和第二部分，并且在该第二配置中空气由风扇中的至少一个在相反方向上分别引导通过通风面的第一部分和第二部分。当在第二配置中操作时，通过通风面的第一部分和第二部分的空气流的方向周期性地反向。

Description

用于燃料电池的冷却系统
本申请是于2013年6月19日提交的名称为“用于燃料电池的冷却系统”的中国专利申请201380032649.5(PCT/GB2013/051596)的分案申请。
技术领域
本发明涉及以堆叠形式布置的电化学燃料电池，并特别涉及用于此类燃料电池堆的冷却系统。
背景技术
常规的电化学燃料电池将通常均以气态流的形式的燃料和氧化剂转化成电能和反应产物。用于使氢和氧反应的常见类型的电化学燃料电池包括在膜电极总成(MEA)内的聚合物离子转移膜，也称为质子交换膜(PEM)，其中燃料和空气通过膜的各个侧。质子(即氢离子)被引导通过膜、由电子平衡，所述电子被引导通过连接燃料电池的阳极和阴极的电路。为了提高可用电压，形成包括许多串联MEA的堆叠，所述串联MEA被设置为具有分开的阳极流体流径和阴极流体流径。这种堆叠通常以块的形式，所述块包括许多单个燃料电池板，所述单个燃料电池板通过堆叠的任一端处的端板保持在一起。
因为燃料与氧化剂的反应产生热量以及电能，所以一旦已达到操作温度，燃料电池堆需要冷却以避免损坏燃料电池。冷却可通过强制空气通过燃料电池堆来实现。在开放式阴极堆叠中，氧化剂流径和冷却剂流径是相同的，即迫使空气通过阴极流体流径既为阴极供应氧化剂，又冷却堆叠。
然而，燃料电池堆的最优操作依赖于将燃料电池维持在它们的最优操作温度，并且在低环境温度或当燃料电池堆冷起动时，燃料电池堆效率可受到不利影响。因此，期望能够调节通过阴极的空气流的冷却效率。
一种用于实现该目标的技术是将源自燃料电池堆的已经过阴极的废气中的一些或全部再循环回到堆空气输入端。废气由其第一次经过堆叠而预热，并且管道将该废气带到堆叠前面从而再使用，可能地与一定比例的冷却空气混合，因此降低总冷却效率并允许燃料电池堆在低环境温度有效运行。该布置的潜在缺点是需要大规模的管道输送以将空气从燃料电池堆的输出面绕堆叠向右转到输入面。这增加燃料电池系统的体积并限制用于将要构建到燃料电池堆上的其它支持系统的空间量。
该再循环布置的进一步潜在缺点是再循环的暖空气在与非常冷的环境空气混合时可导致大量凝结在燃料电池堆的入口处发生。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种用于对通过燃料电池堆的空气流的冷却效率提供一定程度控制的可替换布置。
根据一个方面，本发明提供一种燃料电池堆总成，其包括：
燃料电池堆，每个燃料电池均具有冷却空气导管，所述冷却空气导管具有设置在所述堆叠的通风面上的输入/输出通风孔，所述通风孔在所述堆叠的所述通风面上方形成阵列；
第一风扇和第二风扇，所述第一风扇经配置引导空气流通过所述通风面的第一部分，并且所述第二风扇经配置引导空气流通过所述通风面的第二部分；
可重配置充气室，其与所述第一风扇和所述第二风扇流体连通，所述充气室具有第一配置和第二配置，在所述第一配置中空气由所述第一风扇和所述第二风扇在相同方向上引导通过所述通风面的所述第一部分和所述第二部分，并且在所述第二配置中空气由所述风扇中的至少一个在相反方向上分别引导通过所述通风面的所述第一部分和所述第二部分。
充气室可根据燃料电池堆的至少一部分的操作温度和/或操作时间来自动重配置。可重配置充气室可包括：邻近所述第一风扇和所述第二风扇的第一末端与远离所述第一风扇和所述第二风扇的第二末端，该第一末端和该第二末端可在打开配置和关闭配置之间切换，该打开配置促进空气流在第二末端处离开充气室，并且该关闭配置迫使至少一些空气从第一风扇返回到第二风扇。可重配置充气室可以在打开配置和关闭配置之间的多个中间配置中重配置，每个中间配置均迫使不同比例的空气从第一风扇返回到第二风扇。可重配置充气室可包括在充气室第二末端处的可变堵塞构件。燃料电池堆总成可包括风扇控制器，其经配置当可重配置充气室在第二配置中时在相反方向上驱动第一风扇和第二风扇。燃料电池堆总成可包括风扇控制器，其经配置当可重配置充气室在第二配置中时驱动第一风扇并关闭第二风扇。燃料电池堆总成可包括多个所述第一风扇和多个所述第二风扇，第一风扇和第二风扇中的每个均与所述可重配置充气室协作。第一风扇和第二风扇可分组布置，每个组均与一个所述可重配置充气室协作。通风面的第一部分和通风面的第二部分可对应于相同电池的不同零件。第一风扇和第二风扇可彼此相邻并与通风面相邻。燃料电池堆总成可包括第一反向操作风扇和第二反向操作风扇，该第一反向操作风扇经配置在与第一风扇的方向相反的方向上引导空气流通过通风面的第一部分，并且该第二反向操作风扇经配置在与第二风扇的方向相反的方向上引导空气流通过通风面的第二部分。燃料电池堆可包括控制系统，当控制系统在第二配置中操作时，该系统经适配将通过通风面的第一部分和第二部分的空气流的方向周期性地反向。
根据另一个方面，本发明提供一种操作空气冷却燃料电池堆的方法，其中在堆叠中的每个燃料电池均具有冷却空气导管，该冷却空气导管具有设置在堆叠的通风面上的输入/输出通风孔，该通风孔在堆叠的所述通风面上方形成阵列，该通风面具有第一部分和第二部分，该方法包括：
在第一操作模式中，使用第一风扇和第二风扇将所述堆叠通风，所述第一风扇引导空气通过所述通风面的所述第一部分，并且所述第二风扇引导空气通过所述通风面的所述第二部分，通过所述第一部分和所述第二部分的空气流在相同方向上；
在第二操作模式中，使用至少所述第一风扇将所述堆叠通风，以在第一方向上引导空气通过所述通风面的所述第一部分，并在与所述第一方向相反的第二方向上引导空气通过所述通风面的所述第二部分。
在第二操作模式中，可使用第一风扇将堆叠通风，以在所述第一方向上引导空气流通过通风面的第一部分，并使用第二风扇将堆叠通风，以在与第一方向相反的所述第二方向上引导空气流通过通风面的第二部分。通过重配置与所述第一风扇和所述第二风扇流体连通的可重配置充气室，燃料电池堆通风的操作可在第一操作模式和第二操作模式之间切换，该可重配置充气室具有邻近所述第一风扇和所述第二风扇的第一末端与远离所述第一风扇和所述第二风扇的第二末端，该可重配置充气室可在打开配置和关闭配置之间切换，该打开配置促进空气流在第二末端处离开充气室，并且该关闭配置迫使至少一些空气从第一风扇返回到通风面的第二部分。可提供根据燃料电池操作温度和/或操作时间在第一模式和第二模式之间自动切换。当在第二操作模式中操作时，通过通风面的第一部分和第二部分的空气流的方向可周期性地反向。
附图说明
现将通过实例并且参照附图来描述本发明的实施方案，其中：
图1示出用于燃料电池堆的通风系统的百叶窗板、风扇容纳箱和空气过滤器箱部件的分解透视图；
图2从反面示出在水平成排的下排通风配置中的图1的已装配的百叶窗板和风扇容纳箱的分解透视图；
图3从反面示出在水平成排的上排通风配置中的图1的已装配的百叶窗板和风扇容纳箱的分解透视图；
图4从反面示出在完全关闭配置中的图1的已装配的百叶窗板和风扇容纳箱的透视图；
图5从反面示出在水平成排的完全再循环配置中的图1的已装配的百叶窗板和风扇容纳箱的透视图；
图6从反面示出在水平成排的完全打开配置中的图1的已装配的百叶窗板和风扇容纳箱的透视图；
图7从反面示出在图5的水平成排的完全再循环配置中的图1的已装配的百叶窗板和风扇容纳箱的剖面透视图；
图8示出百叶窗板和风扇容纳箱的示意性剖面图，其示出百叶窗的三个位置；
图9a和图9b示出具有通风系统的燃料电池堆的示意性剖面图，该通风系统包括百叶窗板在(a)完全打开的非再循环配置和(b)完全再循环配置中的可替换配置；以及
图10示出具有通风系统的燃料电池堆的示意性剖面图，该通风系统包括百叶窗板在部分打开的部分再循环配置中的可替换配置。
具体实施方式
现在将关于空气冷却的“开放阴极”燃料电池技术描述本发明，在该技术中冷却空气直接经过向MEA提供氧化剂的阴极流道。然而，本文所述的原理可更一般地用于燃料电池空气冷却，例如在冷却空气流不必与氧化剂流相同的情况下。
参考图1，用于燃料电池堆(未示出)的通风总成1包括百叶窗板2、风扇容纳箱3和空气过滤器箱4。百叶窗板2具有数个百叶窗5，该数个百叶窗5可在它们的角度排列或位置上变化以改变通过面板2的空气流。风扇容纳箱3具有每个均容纳在导气室8内的风扇7的阵列6。过滤器箱4包括一个或多个过滤器单元9。百叶窗板2、风扇容纳箱3和空气过滤器箱4可以数种方式与另外部件诸如燃料电池堆一起装配或装配在该另外部件周围，如在后面变得明显。
图2示出从另一侧面观察的通风总成20的与图1所示的部件相似的部件。通风总成20在水平成排的下排通风配置中示出，其中风扇7在排21a-21d中水平地成群。每个排具有百叶窗5并且百叶窗已分别标记为5a-5d。可见百叶窗5a和5c在完全关闭位置，即如所绘制是垂直的，而百叶窗5b和5d在完全打开位置，即如所绘制是水平的。每个排由分别标记为22a-22c的隔板分离。如将在后面更详细描述，隔板22a和22c在每个面上具有楔形，而中间隔板在每个面上是平坦的。一组控制元件23在通风总成的侧面24上提供以控制百叶窗5a-5d的排列。
图3示出在水平成排的下排通风配置中的通风总成20，其中风扇7在排21a-21d中水平地成群。可见百叶窗5b和5d在完全关闭位置，即如所绘制是垂直的，而百叶窗5a和5c在完全打开位置中，即如所绘制是水平的。在侧面24上的该组控制元件23与图2比较被重定位与百叶窗5a-5d的不同排列一致。
图4示出在完全关闭配置中的通风总成20，其中百叶窗5a至5d都在完全关闭位置，即如所绘制是垂直的。在侧面24上的该组控制元件23与图2和图3比较被重定位与百叶窗5a-5d的不同排列一致。
图5示出在完全再循环配置中的通风总成20，其中百叶窗5a-5d都在与图2至图4的垂直(关闭)位置和水平(打开)位置倾斜的再循环位置。百叶窗被定位以实现完全再循环配置的精确角度取决于如在后面关于图7和图8更优描述的隔板22a和22c的形状。在侧面24上的该组控制元件23被重定位与百叶窗5a-5d的排列一致。
图6示出在完全关闭配置中的通风总成20，其中百叶窗5a至5d都在完全打开位置，即如所绘制是水平的。在侧面24上的该组控制元件23被重定位与百叶窗5a-5d的排列一致。
图7以剖面示出通风总成20以更优示出图5的完全再循环配置。隔板22a和22c具有楔形轮廓，使得当百叶窗5a-5d定位在如所示的适当角度时，每个百叶窗5的远端边缘30(与铰接边缘31相对)在楔形件的宽末端拐角32a或宽末端拐角32b邻接楔形件。百叶窗5a和5b每个均邻接楔形件33a的相应拐角，并且百叶窗5c和5d每个均邻接楔形件33b的相应拐角。
图8示出迄今为止描述的每个百叶窗5的三个位置。位置80a确定百叶窗5在完全打开(水平)位置；位置80b确定百叶窗5在完全再循环位置；以及位置80c确定百叶窗5在完全关闭位置。百叶窗5每个均在铰接边缘31铰接。图8还输出与风扇7的阵列6相邻的燃料电池堆82的一个可能排列。
图9示出与通风总成41的可替换布置结合的燃料电池堆总成40的示意图。燃料电池堆42设置在由风扇44a、44b生成的空气流径43a、43b内。燃料电池堆包括燃料电池的堆叠，每个燃料电池具有一个或多个延伸通过该燃料电池的冷却空气导管，并且每个冷却空气导管具有设置在堆叠的第一通风面49a上和第二通风面49b上的输入/输出通风孔。通风孔因此在燃料电池堆的第一通风面49a和第二通风面49b中的每个的上方形成阵列。
风扇44形成与关于图1至图8所述相似的阵列，并且每个风扇均位于导气室，即见于45的隔墙中。应理解可见的两个风扇44a、44b可仅代表阵列的一部分，该阵列可在正交于图的平面中延伸，并可具有在图中所示的那些风扇上面/下面的另外的风扇。风扇44a、44b中的每个经配置引导空气流通过通风面的相应部分50a、50b，每个部分因此对应于由相应的风扇覆盖的通风面49b的区域。百叶窗板46包括数个百叶窗47，该数个百叶窗47可在它们的角度排列或位置上变化以改变通过百叶窗板46的空气流。在图9a中，百叶窗47示出在完全打开非再循环位置，而在图9b中，百叶窗47示出在完全关闭完全再循环位置。应理解百叶窗47也可部署在其中允许一些空气经过百叶窗的部分打开部分再循环位置。过滤器箱48定位在燃料电池堆42前面。
图10示出与通风总成61的可替换布置结合的燃料电池堆总成60的另一可替换布置的示意图。燃料电池堆62设置在由前向风扇64a、64b和反向流风扇82a、82b生成的空气流径内。燃料电池堆62包括燃料电池的堆叠，每个燃料电池具有一个或多个延伸通过该燃料电池的冷却空气导管，并且每个冷却空气导管具有设置在堆叠的第一通风面69a上和第二通风面69b上的输入/输出通风孔。通风孔因此在燃料电池堆的第一通风面69a和第二通风面69b上方形成阵列。风扇形成与关于图1至图8所述相似的两个阵列。然而在该布置中，在没有图9的布置的隔墙45的情况下，前向风扇通常共享导气室65。相似地，反向风扇82a、82b通常共享前向导气室或前向充气室72。可见的两个前向风扇64a、64b和两个反向风扇82a、82b可仅代表阵列的一部分，该阵列可在正交于图的平面中延伸，并可具有在图中所示的那些风扇上面/下面的另外的风扇。前向风扇64a、64b中的每个经配置通常引导空气流通过通风面69b的相应部分70a、70b，但如果风扇在不同速率操作，则经由导气室65的一些空气转移是可能的。百叶窗板66包括数个百叶窗67，该数个百叶窗67可在它们的角度排列或位置上变化以改变通过百叶窗板66的空气流。在图10中，百叶窗67示出在其中允许一些空气经过百叶窗的部分打开部分再循环位置。百叶窗67也可部署在完全打开非再循环位置或完全关闭完全再循环位置以及两者之间所有位置。过滤器箱68定位在燃料电池堆62前面。反向风扇82a、82b可以是比前向风扇64a、64b较低功率的风扇。
现将描述各种通风总成的操作。
首先参考图9a，在第一操作模式中，通风总成41以完全非再循环方式将燃料电池堆42通风，在该方式中风扇44都在如由箭头43a和箭头43b所示的相同方向上通过燃料电池堆42的相应部分抽取空气，并且空气通过打开的百叶窗47排出。实现最大冷却(对于给定风扇转速)。在图9b所示的第二操作模式中，百叶窗47完全关闭并且上风扇44a切换到反向，以如由反向空气流径43c所描绘来引导空气通过堆叠42返回，而下风扇44b维持在正向方向上，以在如由空气流径43d所描绘的正向方向上通过堆叠42抽取空气。关闭的百叶窗47确保被由风扇44b在正方向上引导通过通风面49b的部分50b的空气流43d进入充气室51，并然后被迫使在反方向上作为空气流43c返回，以被由反向操作风扇44a引导通过通风面49b的部分50a。隔墙45确保前向和反向空气流43d、43c分离。反向空气流43c可以不需要风扇44a的操作。一些风扇类型在反方向上不良好地或不有效地运转(或可能完全不运转)，并因此可能仅依靠由限定封闭充气室51的关闭的百叶窗47所提供的背压来重引导空气流，并关闭风扇44a(或充分减少风扇44a的操作)。因为通过堆叠42的最大或大量比例的冷却空气流已经过堆叠一次并因此稍微预热，所以实现最少的或减少的冷却。
在部分再循环配置中，百叶窗47部分打开，例如以倾斜角设置(例如，相似于图10所示的百叶窗67的排列)。当百叶窗47和风扇44a的停止或减速创造提高的背压时，通过关闭风扇中的一个(例如44a)(或充分减少该风扇的操作)，来自通风面49b的部分50b的空气流43d的一部分可作为空气流43c被引导返回。根据(a)反向空气流的预热，以及(b)由使得百叶窗47部分打开而引起的减小的背压所导致的空气流总体积减小，与通风面49b的部分50a对应的堆叠42的一部分将接收减少的冷却。百叶窗可采用在打开配置和关闭配置之间的多个可能的中间配置用于迫使不同比例的空气返回。
在与过滤器48相邻的入口端，取决于由过滤器48提供的对空气流的阻抗，前向空气流43d和返回空气流43c可在前向充气室52中混合到某个程度，因此导致重复空气的部分再循环。这可通过调整穿过过滤器的空气流阻抗来进一步控制。如果不需要重复再循环，则可通过定位过滤器48刚好与通风面49a相邻，即消除前向充气室52来避免或充分减少再循环。
在一般方面中，可见通风总成41依靠百叶窗板46提供可重配置的充气室51，该充气室51与第一风扇44b和第二风扇44a流体连通。可重配置的充气室51具有第一配置(图9a)，其中空气由第一风扇44b和第二风扇44a在相同方向上引导通过通风面49b的第一部分50b和第二部分50a。可重配置的充气室具有第二配置(图9b)，其中空气由风扇44b中的至少一个在相反方向上分别引导通过通风面49b的第一部分50b和第二部分50a。该第二配置可以或可以不受风扇44a的反向操作帮助。通过控制百叶窗47角度和风扇转速，通风总成41还提供在这两个极端之间的多个中间位置。
第二配置可被反向，使得风扇44a变为前向驱动风扇并且风扇44b关闭或反向驱动。这样，接收主要冷却空气流的堆叠的部分和接收次要预热反向空气流的部分可交换，确保温度控制可为堆叠42的所有部分被控制。
图10的通风总成以相似方式操作但有一些不同。在第一操作模式中，由于百叶窗67完全打开，通风总成61以完全非再循环方式将燃料电池堆62通风，在该方式中风扇64a、64b都在相同方向上通过燃料电池堆62的相应部分70a、70b抽取空气，并且空气通过打开的百叶窗67排出。实现最大冷却(对于给定风扇转速)。在第二操作模式中，百叶窗67完全关闭并且上风扇64a可停止、减速或反向。关闭百叶窗67导致背压，使得导气室65中的压力升高。通过致动反向流风扇82a，空气流63b的至少一部分被引导返回通过堆叠62，如由反向空气流径63a所示。如果风扇64a停止或减速同时风扇在正常速度运转，那么风扇64b、64a将还生成对后向流63a的贡献，并且可以不需要反向风扇82a。因为通过堆叠62的最大或大量比例的冷却空气流已经过堆叠一次并因此稍微预热，所以实现最少的或减少的冷却。
在如图10所示的另一操作模式中，百叶窗67部分打开并且在两个先前描述的配置中间的空气流将产生。来自百叶窗67的提高的背压将使通过风扇64a、64b的前向空气流减速。反向风扇82a的操作将使空气流63b中的一些跨导气室65转向，使得微小反向流63a同通风面69b的部分70a发生。风扇64a和64b可在不同速度操作以激励该反向流(即，风扇64b比风扇64a更快地操作)。使用分离的反向风扇82a、82b允许使用将不反向操作的风扇，并且还在改变燃料电池堆不同零件中的空气流中提供更大程度的灵活性。
在与过滤器68相邻的入口端，取决于由过滤器68提供的对空气流的阻抗，前向空气流63b和返回空气流63a可在前向充气室72中混合到某个程度，如由空气流73所指示，因此导致重复空气的部分再循环。这可通过调整穿过过滤器的空气流阻抗来进一步控制。如果不需要重复再循环，则可通过定位过滤器刚好与风扇82a、82b相邻，即消除前向充气室72来避免或充分减少再循环。
在一般方面中，可见通风总成61经由百叶窗箱66所限定的充气室71、导气室65与风扇82a、82b提供与第一风扇64b和第二风扇64a流体连通的可重配置充气室，其中该可重配置充气室具有第一配置和第二配置(百叶窗67至少部分关闭并且反向风扇80a致动)，在该第一配置中空气由第一风扇64b和第二风扇64a在相同方向上引导通过通风面69b的第一部分70b和第二部分70a，并且在该第二配置中空气由风扇64b中的至少一个在相反方向上分别引导通过通风面69b的第一部分70b和第二部分70a。通过控制百叶窗47角度并通过至少反向风扇82a的风扇转速，通风总成61还提供在这两个极端之间的多个中间位置。
图1至图8的通风总成1或20可与燃料电池堆诸如图9和图10所描绘的燃料电池堆装配在一起，并且以相似方式操作但有一些不同。在图6所描绘的第一操作模式中，通风总成1、20以完全非再循环方式将燃料电池堆通风，在该方式中风扇7都在相同方向上通过燃料电池堆的相应部分抽取空气，并且空气通过打开的百叶窗5a-5d(这些百叶窗都处于图8的位置80a)排出。在图4所示的第二操作模式中，百叶窗5完全关闭(在图8所示的位置80c)并且通过堆叠的空气流可被完全阻塞。在图5和图7所示的第三操作模式中，百叶窗5处于图8所示的再循环位置80b。两排21a、21b中的一个中的风扇7被关闭或切换到反向流操作，而两排21a、21b中的另一个中的风扇7维持在正向流操作。再循环位置80b中的百叶窗5的定位然后确保来自排21a的正向空气流被引导回到排21b，并因此以与关于图8至图10所描述的方式相似的方式引导返回通过堆叠。
在部分再循环配置中，百叶窗5部分打开，即允许一些空气经过百叶窗5。
在一般方面中，可见通风总成1、20经由百叶窗板2提供与第一风扇7(排21a)和第二风扇7(排21b)流体连通的可重配置充气室，其中该可重配置充气室具有第一配置(处于位置80a的百叶窗)和第二配置，在该第一配置中空气由排21a、21b中的第一风扇7和第二风扇7在相同方向上引导通过燃料电池堆通风面的第一部分和第二部分，并且在该第二配置中空气由风扇7中的至少一个(例如，排21a中的一个或多个风扇)在相反方向上分别引导通过通风面的第一部分和第二部分。通过控制百叶窗角度和风扇转速，通风总成1、20还提供在这两个极端之间的多个中间位置。
在全部所述实施例中，将要被直接环境空气(来自系统外，例如由图9中空气流83所指示)冷却的燃料电池堆的零件和将要被预热的返回空气流冷却的那些部件可通过适当选择将要部署和/或调整的风扇7、44和百叶窗5、47、67来切换。风扇和百叶窗可在排(例如排)中分组，其中在排或组中的风扇都一致操作以在期望的方向上引导空气流通过堆叠的所选择部分。
百叶窗5、47、67可用任何其它形式的关闭装置替代，该关闭装置可改变通过限定充气室的合适外壳的空气流，例如使用挡板、虹彩光阑等。在一般意义上，可重配置充气室可由在远离风扇的充气室末端处包括任何形式的可变堵塞构件的任何外壳限定。
合适的控制机构可用来根据燃料电池堆的一个或多个操作参数将系统自动重配置。这些参数可包括以下中的任意一个或多个：燃料电池堆或燃料电池堆相关部分的操作温度；环境空气温度；通过堆叠和/或通过通风总成的特定空气流的温度；单独电池温度；堆叠和/或环境空气中的湿度水平；电池电压或堆电压；电池电流或堆电流；或系统的操作时间。一个或多个物理环境传感器可设置在燃料电池堆总成和/或通风总成的关键位置处以监控这些参数中的任何参数。优选地，根据操作温度或时间或该两者来控制系统的重配置。系统的重配置优选地还将堆叠的交替区段排序以周期性地接收直接的较冷空气和返回的较暖空气。因此在一般意义上，当在第二配置中操作时，系统优选地将通过通风面49的第一部分和第二部分50的空气流43的方向周期性地反向。还可根据燃料电池堆的至少一部分的操作温度和/或操作时间来控制该周期性反向。周期性反向可根据燃料电池堆操作条件在固定频率上或可变频率上。
风扇的阵列或多个阵列可单独地密封到堆叠。阵列可按尺寸制作以包括沿堆叠中电池的平面分布的任何适当数目的风扇，以及跨堆叠中电池的平面分布的任何适当数目的风扇。风扇可横跨堆叠中任何适当数目的电池以限定通风面49的部分50。风扇可在排中分组以与任何特别种类的可重配置充气室协作。
优选配置系统使得交替风扇沿燃料电池堆的平面按阵列排列，使得单独燃料电池每个均具有对应的“暖”区段和“冷”区段，而不是具有跨燃料电池堆的平面按阵列排列的交替风扇，使得存在堆叠中的热的整个单元和堆叠中的冷的整个单元，后面的情况更可能导致故障。
完全关闭阴极空气流可通过完全关闭百叶窗来实现，例如图4，这可因此减轻在其中安装燃料电池的正在移动的交通工具上的冲压空气压力。通过完全再循环或关闭百叶窗来控制空气流也可用来帮助系统关机。
其它实施方案意欲在所附权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆总成，其包括：
燃料电池堆，每个燃料电池均具有冷却空气导管，所述冷却空气导管具有设置在所述堆叠的通风面上的输入/输出通风孔，所述通风孔在所述堆叠的所述通风面上方形成阵列；
第一风扇和第二风扇，所述第一风扇经配置引导空气流通过所述通风面的第一部分，并且所述第二风扇经配置引导空气流通过所述通风面的第二部分；
可重配置充气室，其与所述第一风扇和所述第二风扇流体连通，所述充气室具有第一配置和第二配置，在所述第一配置中空气由所述第一风扇和所述第二风扇在相同方向上引导通过所述通风面的所述第一部分和所述第二部分，并且在所述第二配置中空气由所述风扇中的至少一个在相反方向上分别引导通过所述通风面的所述第一部分和所述第二部分。
2.如权利要求1所述的燃料电池堆总成，其中所述充气室根据所述燃料电池堆的至少一部分的操作温度和/或操作时间来自动重配置。
3.如权利要求1所述的燃料电池堆总成，其中所述可重配置充气室包括：
第一末端，其邻近所述第一风扇和所述第二风扇；以及
第二末端，其远离所述第一风扇和所述第二风扇，可在打开配置和关闭配置之间切换，
所述打开配置促进空气流在所述第二末端处离开所述充气室，并且所述关闭配置迫使至少一些空气从所述第一风扇返回到所述第二风扇。
4.如权利要求3所述的燃料电池堆总成，其中所述可重配置充气室可在所述打开配置和所述关闭配置之间的多个中间配置中重配置，每个中间配置均迫使不同比例的空气从所述第一风扇返回到所述第二风扇。
5.如权利要求3所述的燃料电池堆总成，其中所述可重配置充气室包括在所述充气室的所述第二末端处的可变堵塞构件。
6.如权利要求1所述的燃料电池堆总成，进一步包括风扇控制器，所述风扇控制器经配置当所述可重配置充气室在所述第二配置中时在相反方向上驱动所述第一风扇和所述第二风扇。
7.如权利要求1所述的燃料电池堆总成，进一步包括风扇控制器，所述风扇控制器经配置当所述可重配置充气室在所述第二配置中时驱动所述第一风扇并关闭所述第二风扇。
8.如权利要求1所述的燃料电池堆总成，进一步包括多个所述第一风扇和多个所述第二风扇，所述第一风扇和所述第二风扇中的每个均与所述可重配置充气室协作。
9.如权利要求8所述的燃料电池堆总成，其中所述第一风扇和所述第二风扇分组布置，每个组均与一个所述可重配置充气室协作。
10.如权利要求1所述的燃料电池堆总成，其中所述通风面的所述第一部分和所述通风面的所述第二部分对应于相同电池的不同零件。
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